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光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展，且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点，其应用范围深入至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等。现如今光纤传感器已经能够对温度、压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量进行测定，发展空间相当广阔。
1. 光纤传感器的基本构成和组成原理
光纤传感器主要由光源、光纤与探测器3部分组成，光源发出的光耦合进光纤，经光纤进入调制区，在调治区内，外界被测参数作用于进入调区内的光信号，是其光学性质如光的强度、相位、偏振态、波长等发生变化成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器而获得被测参数，光纤传感器中的光纤通常由纤芯、包层、树脂涂层和塑料护套组成，纤芯和包层具有不同的折射率，树脂涂层对光纤起保护作用，光纤按材料组成分为玻璃光纤和塑料光纤；按光纤纤芯和包层折射率的分布可分为阶跃折射率型光纤和梯度折射率光纤两种。光纤能够约束引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向向前传播，具有感测和传输的双重功能，是一种非常重要的智能材料。
2. 光纤传感器的类型及特点
光纤传感器的类型很多，按光纤传感器中光纤的作用可分为传感型和传光型两种类型。
传感型光纤传感器又称为功能型光纤传感器，主要使用单模光纤，光纤不仅起传光作用，同时又是敏感元件，它利用光纤本身的传输特性经被测物理量作用而发生变化的特点，使光波传导的属性(振幅、相位、频率、偏振)被调制。因此，这一类光纤传感器又分 为光强调制型，偏振态调制型和波长调制型等几种。对于传感型光纤传感器，由于光纤本身是敏感元件，因此加长光纤的长度可以得到很高的灵敏度。
传光型光纤传感器又称非功能型光纤传感器，它是将经过被测对象所调制的光信号输入光纤后，通过在输出段进行光信号处理而进行测量的。在这类传感器中，光纤仅作为传光元件，必须附加能够对光纤所传递的光进行调治的敏感元件才能组成传感元件。
3. 光纤传感器的应用
光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:
(1) 城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力从而来评估桥梁短期、施工阶段和长期营运状态的结构性能。
(2) 在电力系统，需要测定温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受强电磁场的干扰，无法在这些场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普通光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布式传感能力，利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点的温度，定位精度可达米的量级，测温精度可达1度的水平，非常适用于大范围多点测温的应用场合。
(3) 在石油化工系统、矿井、大型电厂等，需要检测氧气、碳氢化合物、CO等气体，采用电类传感器不但达不到要求的精度，更严重的是会引起安全事故。因此，研究和开发高性能的光纤气敏传感器，可以安全有效地实现上述检测。
(4) 在环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面，由于其环境复杂，影响因素多，使用其它传感器达不到所需要的精度，并且易受外界因素的干扰，采用光纤传感器可以具有很强的抗干扰能力和较高的精度，可实现对上述各领域的生物量的快速、方便、准确地检测。目前，我国水源的污染情况严重，临床检验、食品安全检测手段比较落后，光纤传感器在这些领域具有极好的市场前景。
(5) 医学及生物传感器。医学临床应用光纤辐射剂量计、呼吸系统气流传感系统;圆锥形微型FOS测量氧气浓度及其他生物参数;用FOS探测氢氧化物及其他化学污染物;光纤表面细胞质粒基因组共振生物传感器;生物适应FOS系统应用于海水监测、生化技术、医药。
光纤传感器在实践中运用到的例子举不胜举，这些技术都是多学科的综合，涵盖的知识面广，象光纤陀螺，火花塞光纤传感器，光纤传感复合材料，以及利用光纤传感器对植物叶绿素的研究等等；随着科技的不断进步，越来越多的光纤传感器将面世，它将被应用到生产生活的每一个角落。
4. 光纤传感器的技术发展方向
光纤传感技术经过20余年的发展也已获得长足的进步，出现了很多实用性的产品，然而实际的需要是各种各样的，光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要。目前，光纤传感器技术发展的主要方向是。
(1) 传感器的实用化研究。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量，要能够对多种物理量进行同时测量。
(2) 提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度，降低其成本，设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数，即压力、温度，特别是化学参数(碳氢化合物、一些污染物、湿度、PH值等)对光纤的影响。
(3) 传感器用特殊光纤材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。这些将是以后传感器进一步发展的趋势。
(4) 在恶劣条件下(高温、高压、化学腐蚀)低成本传感器(支架、连接、安装)的开发和应用。
(5) 新传感机理的研究，开拓新型光纤传感器。
参考文献
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传统的传感器是以应变－电压为基础，以电信号来反映结构应变的变化，并借助导线传输。因此，传统传感器易受到电磁场和使用环境的影响。另外，由于电阻传感器和导线的金属易腐蚀性，难以实现长期监测和实时监测。这些传统传感器的局限性严重地制约了其应用，无法满足现代隧道建设中监控量测的需求，而以光纤传感技术为基础的光纤传感器不但可以替代传统传感器的作用，还可以很好的弥补传统传感器的上述缺陷。
1光纤传感器在隧道施工过程中监控量测
光纤传感器以其材质和工作原理上的优越性，具有受环境干扰小，传输损耗低，连接方式丰富(可将多个传感器并联输出)，导线价格低等优点，可以大大提高隧道监控量测的准确度和工作效率并可以降低工作风险和监测成本。隧道的监控量测包括必测项目和选测项目，其中的必测项目主要包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉和地表下沉。必测项目中的这四项在隧道的监控量测工作中一般均需要做测试，这些项目一般通过观察、描述和光学测量仪器如水准仪、全站仪等进行监测，所以，隧道监控量测的必测项目一般不采用光纤应变传感器。选测项目中的锚杆内力量测、围岩体内位移量测、支护及衬砌内应力和表面应力量测、围岩压力及两层支护间压力量测、型钢支撑内外力量测可以通过布设在待测点的光纤应变传感器进行量测。光纤应变传感器在这些项目上的应用不但可以高效准确的进行监控量测，还可以一直将监测工作随着隧道从建设到运营进行长期全寿命实时监测，这一点具有传统传感器无法比拟的优势。
2光纤传感器在隧道火灾报警系统中的应用
光纤的光栅栅距和折射率会因其周围环境的温度变化而发生变化，这种变化会对应地引发光纤光栅的反射谱以及透射谱的变化。通过解调仪将光纤光栅的反射谱或透射谱发生的变化检测并读取显示出来，则得到了光纤光栅周围环境温度的变化数据，通过程序中设定的温度控制阀值和报警装置就可以对隧道内的温度进行实时监测和火灾报警。
(1)隧道内火灾发生的原因。隧道火灾一般由车辆、货物的着火以及交通事故起火而引发，而车辆油箱内的燃油和车辆所载易燃货物则为火灾的发生提供了物质条件。隧道内部发生火灾后，燃油和货物的燃烧会迅速释放出大量的热，并伴有大量的有毒气体和浓烟雾，同时隧道内部温度随之而迅速升高。
(2)光纤传感器的系统组成。光纤光栅感温火灾报警系统主要是针对所监测隧道内部温度的异常升高进行实时测量，显示温度并判断温度是否过高而进行及时报警。主要由光纤光栅感温探测器、解调系统、报警装置、传输光缆和计算机组成。
(3)光纤传感器在隧道内的布设和安装。光纤传感器在隧道内部的布设间距应根据隧道的长度来计算确定，间距太密造成工作量和成本的的浪费，太疏则会影响火灾探测的灵敏度和准确率。当隧道长度介于500m和10000m之间时，光纤传感器的纵向间距不能大于7m;当隧道长度超过10000m时，光纤传感器的纵向间距不能大于8m。光纤传感器应布置于距离隧道拱顶20cm左右的位置，并沿隧道纵向呈直线排列。光纤传感器应在隧道拱顶沿纵向用钢绞线进行固定，以便在不影响隧道内交通的情况下有效监测和预报火灾。对于长隧道和隧道群，由于工作人员观察室距离传感器距离较远，通常需要将光纤传感器测得的温度信号通过光缆远程传输到设备处理器，所以其布设方法和连接方式应按照隧道内车道数的不同而采取不同的方式方法。对于单车道和双车道的交通隧道，光纤传感器可在隧道内断面中央进行单排纵向布设;而当隧道行车道数量多于2时，光纤传感器在隧道内断面中央应按照双排进行纵向布设。双排布设时，两排传感器应交错布置，以便增大光纤传感器的感应机会。
3光纤传感器在隧道健康监测中的应用
隧道健康运营过程中最主要的病害就是隧道的衬砌结构劣化，其表现为衬砌的开裂、掉块、错台、和渗漏水等方面。隧道病害除了降低隧道的安全性、耐久性及其使用性能等外，如不及时发现和处治还会诱发其他更为严重的病害，甚至会缩减隧道的使用寿命。因此对隧道二次衬砌的全寿命监测就显得尤为重要。隧道二次衬砌病害的传统检测技术主要通过地质雷达、地震波法、CT等实现，这些方法可探明某时某刻隧道衬砌的情况和其周围的围岩情况，但无法对隧道内衬砌和围岩情况的变化进行实时监测和报警，同时传统监测由于需要组织大量人员设备进入隧道进行监测工作，不可避免的会影响甚至中段隧道交通。分布式光纤传感技术具有远程、精度高、耐久性、实时性和成本低等特点，将其布设在二次衬砌之中可对隧道衬砌结构的健康情况进行长期、实时的监测。该技术可自动进行，不会对交通造成干扰，并且其实时输出的数据信息可以让隧道工作人员随时掌握隧道的健康状况。光纤监测网的布设需要对隧道的围岩等级、围岩应力水平及经济性等进行综合考虑。沿隧道横断面布设的光纤传感器应根据围岩等级来确定其布设的环向间距，即传感器的环向间距应随着隧道围岩等级的增大而相应减小，并在隧道洞口附近适当加密布设。布设好光线监测网后，根据传输需要将传感器按照一定的连接方式组合，通过光缆将光线应变传感器连接到解调仪上进行监测。
4结论
光纤应变传感器以其相较于传统传感器的诸多优势而被广泛应用于隧道中。在隧道施工过程中，光纤应变传感器可以准确监测隧道结构的受力和变形情况，从而为隧道的安全施工保驾护航;在隧道火灾检测报警方面，光纤传感器以其自动化和网络化的特点提供良好的服务，从而预防火灾和减少火灾造成的损失;在隧道健康监测方面，光纤传感器可以实时监测隧道衬砌结构并进行长距离传输，从而使隧道的全寿命健康诊断与评估成为了可能。
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1.引言随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高，外因火灾发生的比例也逐年增高。低压电缆着火、矿用变压器着火、架线电车电弧引燃木支护棚着火等电气火灾事故也时有发生，而且矿井中环境复杂，电气设备众多，一旦发生火灾，后果将不堪设想，具有很大的危险性。今年以来，全国煤矿已发生4起重大以上事故，其中3起为火灾事故。除“3.15”事故外，湖南省湘潭市湘潭县立胜煤矿“1.5”特别重大火灾事故，造成34人死亡和下落不明；江西省新余市庙上煤矿“1.8”重大火灾事故，造成12人死亡。论文大全。这3起火灾事故，都是因电缆及设备（移动空压机）着火引燃木支护而发生的火灾事故。
目前，矿井内采用的火灾检测设备还很少，而且大部分还是采用基于电信号传感器的测温系统。其中红外测温为非接触测量，易受环境及周围电磁场干扰，且需人工操作，无法实现在线测量，效率低下；电子温度传感器易受电磁干扰，机械的温度传感器受环境的影响也比较大，以上几种检测方法的测量效果都不是很理想。因此开发一种大容量分布式在线实时温度监测系统，来监测煤矿高耗能大型机电设备和电缆运行温度已成为当务之急。
光纤光栅温度在线监测系统是一种全新的在线温度监测报警系统，具有防爆、防燃、抗腐蚀、抗电磁干扰，在有害环境中使用安全，实现实时快速准分布式测温并定位，具有程控报警电平等特点。系统本身具有自检测、自标定和自校正功能，是光机电、计算机一体化技术。采用光纤光栅温度检测技术进行煤矿各种设备的温度实时在线检测，充分利用光纤光栅传感系统的大容量、分布式特性将是一种十分可行的方案。
2.煤矿机电设备引起火灾的原因分析煤矿机电设备引起火灾的原因是多种多样的，主要火灾是电器设备引起的火灾和电缆火灾，原因是：过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电等原因。这些火灾起初可能致使电气设备中的绝缘材料燃烧，接着火焰传到巷道的支架、煤尘、瓦斯及矿内其它可燃材料上，这就发生矿井电气火灾。 煤矿机电设备火灾主要是由于设备负荷过大引起的。大量高耗能的设备在煤矿中长期使用，不可避免引起设备负荷过大，将使设备达到使自己失去绝缘性能的危险温度，随着温度的不断积累，最后就常常引起电气设备发火。如综掘机、采煤机、刮板输送机、皮带机、绞车、主扇以及各类大功率设备等是煤矿企业广泛使用的大型高档设备，由于长期处于满负荷工作状态，因轴承损坏造成设备相应部位逐渐发热而导致设备损坏，影响正常生产的事频繁发生。
电缆火灾主要是由于电缆接触不良，或接地不好引起的。线路中个别部分接触电阻的增加，主要是接触不良的结果。实践证明，井下电缆与电缆或者电缆与设备的连接部分（接头）做得不好，往往是矿井巷道内因电流以产生火灾最常见的原因。电缆工作尤其是过流、过载时，由于导体发热会导致电缆温度升高，如果电缆不具备良好的阻燃性能，极易引起电缆着火，在燃烧的同时可产生大量有毒有害气体，造成矿工中毒窒息，还可能引起瓦斯煤尘爆炸。因此，电缆的阻燃性能对煤矿安全生产具有重要影响。
通过对机电设备引起火灾原因的分析，可以看出机电设备等电气火灾大部分都伴随着设备，电缆局部温度的逐渐升高，是一个积累的过程，完全可以通过对易发生火灾部位进行温度检测，根据温度上升的趋势来预测电气设备和电缆的运行状态，从而在故障点及时采取措施，防止火灾的发生。
3.矿用准分布式光纤光栅温度监测系统 3.1测温原理光纤传感技术是上世纪70年代末兴起一种先进的多学科交叉技术。经过三十多年，特别是过去十几年的发展，目前已经研制出两千多种基于光纤的传感器。光纤传感器与常规的电子类传感器相比有许多独特之处[7]，主要优点包括：
1）以光作为传感信号基本不受外界电磁场干扰，长期漂移小，测量精度高，因而可用来作长期可靠的连续在线检测；
2）由于不带电，因而适于在电力，煤矿，石油，天然气及其它化工行业进行安全和生产状态参数的监测；
3）由于采用光纤传输，可以超远程监测；复用能力强，可实现对一线多点、两维点阵或空间分布的连续监测；
光纤传感器上述独特优点，特别是一根光纤可以对多个点做多变量测量的能力，是电子类传感器很难实现的。在具有强电干扰、高压、易燃易爆等恶劣环境下，传统的电子传感器受到很多局限性。光纤光栅温度监测仪所用温度传感器采用一种叫光纤布拉格光栅（FBG）的光学无源器件，是一种反射式光纤滤波器件，通常采用紫外线干涉条纹照射一段10mm长的裸光纤，在纤芯产生折射率周期调制，光波导内传播的前向导模会与后向反射模式进行耦合，形成布拉格反射，即产生了一个窄带的反射峰。论文大全。窄带反射峰的中心波长称为布拉格波长，研究表明：光纤光栅的空间折射率调制周期和纤芯的有效折射率均可引起光栅布拉格中心波长的改变。因此，通过一定的封装设计，使外界温度、应力和压力的变化导致光栅中心波长发生改变，即可使FBG达到对其敏感的目的[3]。如图2所示，光纤光栅中心波长和温度有着非常好的线性关系。
图1 光纤光栅结构图
图2 光纤光栅中心波长随温度变化曲线
3.2系统组成煤矿光纤机电设备状态检测系统主要包括信号解调模块、光学扩展模块，传输光缆和传感器网络。温度传感器由光纤光栅和连接光缆组成，温度传感器安装在现场；信号解调模块和计算机安装在控制室内，温度传感器和控制室由传输光缆进行信号传输。光纤信号解调控制器通过标准通讯接口与计算机通讯，由计算机完成温度的监控。
图3光纤多点温度传感监测系统框图
由信号解调模块中光源发出的高能量光束通过光缆注入光纤光是那传感器阵列，每个光纤光栅将反射特定的波长，这些波长与各个传感器所测温度成线性关系；这些波峰将由光纤信号解调模块进行波长解调，然后根据设定的参数计算出每个传感器的测量温度值，所测温度值和各种相关信息通过标准的通讯接口实时上传给监控上位机，进行信号的显示，故障诊断、事件记录、报警控制等。
3.3 系统技术特征和主要技术参数1.系统的技术特征
光纤传感器感知温度和位置信息,完全不带电，本质安全。传感器分辨率高，测温精确，响应时间短。传感器可靠耐用，使用寿命长。
阵列复用，大容量，多点分布式测温系统；一台解调仪可带几百个传感器，大范围覆盖测温现场；节省费用。论文大全。
由于全光信号传输，不受传感器距离限制，最大传感距离达10Km，是超远程温度检测系统。
2.系统的主要技术参数：
测温范围：-10℃~+110℃；测温精度：±1℃；温度分辨率：0.1℃；温度探测器响应时间：<5s；空间分辨率：根据现场情况；每通道最大传感器点数：18个/通道；测量时间：<30s/16通道。
4.系统的应用为了解决大规模的煤矿机电设备安全监测问题，在某煤矿的地面110Kv变电所，-312水平中央变电所，地面洗煤厂配电室，井下高压电缆中间接头及地面110Kv变电所电缆间（电缆密集处）等位置，共安装了近800个矿用光纤温度传感器。系统由一个监测仪和一个监控主机组成，所有传感器通过一条多芯的光缆连接起来，结构非常简洁。通过软件我们可以方便观测所监测位置的温度状态，对预防煤矿电气火灾提供了有力的技术基础。
5.总结随着我国煤矿采掘机械化和电气化程度的提高，电气火灾成为煤矿火灾的一个重要原因。通过对煤矿机电设备引起火灾的原因的分析，认为实时检测机电设备的温度可以有效预测预报火灾事故的发生。基于光纤温度传感器建立了一套煤矿火灾实时在线监测系统，通过安装煤矿光纤机电设备状态检测系统，对煤矿供电设备及高压线路接点的温度进行了实时在线监测，有效实现了煤矿供电设备安全状态的监控和火灾的预测预报，为煤矿安全生产提供了有力保障。这种方法的研究和应用对矿井火灾监测预报具有重大的实用价值。
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九天揽月鸿鹄志 步步为营创辉煌
在通往科学高峰的路上,张教授一路前行,品尝着希望与困难,交融着荣耀与汗水,深造期间,他用不懈的努力换来了中国光学科技前沿领域的重大突破。读研期间,他同导师刘树田教授一起在国内率先开展光学分数傅立叶变换的研究。为利用光学分数傅立叶变换进行信息处理铺平了道路。在中科院物理所攻读博士学位期间,开拓了分数傅立叶变换在光学信息处理领域中的应用,被评价是国内在现代光学技术科学领域研究工作中的优秀成果具有国际先进水平。
1999-2001年,他获得日本学术振兴会博士后基金资助,在日本山形大学工学部从事生物成像研究,被应用在实际的仪器上。2001-2002年,他在香港理工大学电子工程系从事光纤气体传感器研究。其研究内容被收录在《光纤传感技术新进展》一书中,已出版发行。2002-2003年,他在德国洪堡基金的资助下在德国斯图加特大学应用光学研究所任洪堡研究员,从事数字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢复算法来进行数字全息重建的新方案,引起了同行的重视和肯定。这部分内容作为美国Nova Science出版社的新书《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已经出版发行。
2003年,他进入首都师范大学物理系工作,先后获得了北京市科技新星计划,北京市留学人员择优资助等人才项目的资助。作为北京市“太赫兹波谱与成像”创新团队的核心成员,主要从事太赫兹波谱与成像,太赫兹波段表面等离子光学和微纳光电子器件设计研究。他提出的多波长成像方法得到了美国Rice大学太赫兹研究者Mittleman的认可,被评价为不仅可以有效地增加成像范围,还可以提高信噪比。多篇论文被太赫兹领域的虚拟期刊收录。并于2007年和2009年分别到美国伦斯特理工大学和德国康斯坦茨大学进行访问研究。
本书为第11届意大利传感器与微系统会议的论文集，其中精选了具有代表性的会议论文。这次会议展示了在传感器与微系统领域的理论模拟与实际应用的最新成果。传感器与微系统是一个新兴的交叉学科，其涉及到物理、化学、材料科学以及生命科学等领域。
本书共分为六部分，第一部分为化学传感器，主要介绍了：可调谐二极管激光光谱仪原位测量平流层微量气体；四苯基卟啉在高有序热解石墨上的组装：前所未有的吸附压缩驱动的双层模式组装；一种室温下的基于铂／氧化铱复合物的氧气传感器；聚合物涂层的长周期光栅作为高灵敏度化学传感器；用于低温下检测氢气的光纤传感器；溶剂对复合薄膜形貌和传感特性的影响；纳米钛对气体的传感性质；基于二元金属的碳水化合物传感装置；一种快速检测牛奶中M1黄曲霉素的便携式荧光计；利用光学传感器检测橄榄油的质量；质量标准体系在计划、设计和实现厚膜气体检测器中的应用；基于单壁碳纳米管的光纤传感器；合成且表征用于二氧化氮检测的纳米材料；铂金元素作为覆盖层的P型一氧化钛薄膜用于对氢气的检测；包含银纳米簇的氟化聚亚酰胺纳米复合薄膜用于对有机气体的光学检测等等。第二部分为物理传感器，主要介绍了荒芜环境中的固体定位风速计；一种具有溅射内核的二维平面磁通量阀门；一种用于探测RF电场的光学探针；通过拉曼散射来测量多孔硅结构的应力；对热传感器的一种十分有效的计算机模拟模型；对硅化铬应力传感器的认识。第三部分为生物传感器，主要介绍了基于不定型硅基器件检测DNA分子；抑制酪氨酸酶的有机相酶传感器；用于人瘤病毒检测的DNA压电生物传感器；用于检测硬质小麦安全型的用户友好的电化学手持设备；采用SPR成像技术来研究DNA―DNA生物分子的相互作用。第四部分为微米纳米技术，主要介绍了实验室芯片技术对基因进行分析；利用硅基玻璃芯片对化学物质进行快速光学检测；采用不同导电纳米颗粒来控制复合材料聚合物的传感性质；采用电化学刻蚀硅片的方法制备嵌入式微通道；采用超声束沉积方式制备具有气体传感的金属氧化物／有机物杂化材料；聚焦离子束刻蚀用于气体传感技术；一种模拟IPMC传感器的软件工具；对印迹二氧化钛纳米粒子的合成与表征；机车安全与舒适度测量；悬臂梁的强制型阻尼振动。第五部分为传感器阵列和多重传感系统，主要介绍了整合型微重力化学物质检测装置；采用杂化电子鼻原位检测硫质喷气孔火山口喷发的火山气体；对主要公路旁的漂浮粒子和氧化氮化合物的检测；多传感器布局在敌对环境中的机器人。第六部分为传感器网络和对传感器的数据分析，主要介绍了对于无线传感器网络的概览：对ZGIGBEE网络架构一瞥；动态场景下尘埃传感器网络：在城市环境中普遍应用性能的研究；一种配置了IEEE 802.15.4的移动设备的便携式软件工具；一种神经光谱分类的光学传感器；对城市环境污染检测无线网络设备的设计；应用多传感器微型化系统对橄榄油进行评价。
本书几乎涵盖了传感器方面的所有方向，包括化学、物理、生物以及传感器构架等等。相信从事任何传感器研究方向的科研人员都会在本书中找到有参考价值的内容。
[中图分类号] G642.2 [文献标识码] A [文章编号] xxxxx-xxxx-xxxx
一、引言
自从进入二十一世纪以来，国家对先进科学技术的重视程度不断增强。科技是第一生产力成为中国当前科技行业的重要指引。创新科技与创新教育成为了国内高校关注的重要方向。光电技术作为先进的近代科技发展行业技术，也相应受到了国内高校的特别关注，光电教育随之蓬勃发展起来，在光电教育中的创新能力培养也不断深入发展。光纤作为承载了当代信息传输交换的主要媒介，在光电教育领域则格外受到青睐。国内光电教育方向几乎都从不同角度开展了光纤教育。光纤本身的诞生、发展、成熟、提高的历史进程中，也充满了令人钦佩的诸多创新节点。比如光纤之父高琨对光纤的预言、多种多样特性的光纤的研制、光纤内的波分复用、光纤放大器等等无不蕴含着简单而又引人深思的创新实践。本文将以《光纤通信》《光纤传感技术》等光纤技术类本科课程教学为平台，努力探索分析光纤中的创新活动，实时的与课堂学生共同分享光纤发展史中的创新点；共同探讨前人创新的特点与产生源泉；尤其关注引导学生的换位思考方式，努力探索当代光纤发展中的创新实践；从而在教学过程中形成课堂教学与探讨共存，学习与创新思考并进的教学模式，为专业课程教学发展改革提供一定的借鉴作用。
二、认知创新能力培养
在光纤技术类知识体系中，创新发展是光纤技术快速稳定发展壮大的重要源泉。光纤通信以及光纤传感课程的教学过程中，光纤的发展史就是一部源泉开创、艰难发展、柳暗花明、创新加速的灿烂历程。早在十七世纪，人们就发现了水柱导光的现象。日常现象衍生出了导光的弯曲玻璃棒。光学射线理论指引下，导光的玻璃纤维----光纤随之问世。由此说明，创新源于生活、并青睐于有理论知识准备的人。
相应的，光纤发展过程中几乎难以克服的困难摆在了世人面前。当时获取的导光玻璃纤维的损耗非常之巨大，仅仅能近距离的导光传输。二十世纪六十年代，高琨先生发表创新性的论文，指出了光纤损耗的根源以及可行的解决思路，只要能够提纯光纤材料，理论表明一定能够获得长距离通信可用的光纤。此外，高琨还始终致力于游说世界各国的科技公司开展低损耗光纤的研发工作。直至1970年，康宁公司按照高琨的思想，成功研制出损耗低于20 dB/km的光纤产品。榜样的力量是无穷的，很快，世界各国多个公司开展了一系列的光纤研发，到1975年，损耗0.16dB/km的常规光纤正式问世。光纤技术的发展也正式进入了快速发展阶段。因此，创新留给有扎实理论分析能力的人，创新实践留给有恒心有毅力的长期推广应用研究并坚信科学理论的人。高琨先生因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。
光纤的发展历史中，光纤雏形的诞生以及当代光纤的问世就是典型的创新结果。我们在光纤课程教学过程中，以历史发展为主要脉络，引导学生认识、了解当时的研究背景与历程，认识创新产生的细致过程，并培养学生理解、认识前人的创新成果，为学习创新奠定基础。
三、分析创新能力培养
光纤课程的课堂讲授中，在传授知识的同时，特别关注一些学习的知识点在当年诞生时的创新。也就是说，在课堂讲授中从众多知识点中仔细梳理出的前人的创新工作，并对这些创新工作的产生缘由进行引导性研讨，通过深入的发掘分析，探究前人的创新思想产生的思维方式与知识环境基础等，为培养学生的创新思维并养成创新思维做好充分的铺垫。
光纤课程中，讲授到了光纤通信系统中，早期常用的光探测器是PN半导体光电二极管。但是，对于PN型光电二极管，从结构分析上，介绍了它的耗尽层尺寸有限，导致接收光信号被结区以外的P或N区吸收。这时，产生的电子-空穴对因结区外的电场力很小而运动缓慢，这些电荷产生的微小电流将导致PN型光电二极管对入射光信号的响应度降低，同时还额外产生了一定的时延，导致PN型光电二极管的上升时间有点长，只能用于微秒量级一下的响应系统。面对这个问题，我们在课堂上提出了一些讨论问题：“前人是如何解决的呢？”，“如果是我们面对这个问题，有没有什么解决方案？”。然后，再陈述前人的解决方案，介绍PIN型光电二极管，通过增加一层本征半导体材料，扩大了耗尽区，使得入射光充分照射在耗尽区内，而且绝缘特性使得绝大部分二极管电压落在这一层，因而其内部场强非常强。最终，PIN管的检测效率与响应速度都得到的明显的改进。这个创新的改进在于接收光结构增大改进以及绝缘材料上的压降特性应用的成果。一方面是问题出现，牵引人们思考如何解决问题，另一方面，人们充分认识了解决问题的手段并掌握了相关技术基础理论且进行了灵活运用。
通过课堂上的创新过程介绍分析阐述，引导学生在学习知识的同时，不断的考虑换位思考解决问题的方法，仔细分析前人的创新思维流的前因后果，进而养成勤学多想的思维习惯，为自身的创新思维养成做好基本的准备。
三、发展探索创新能力培养
我们的课堂不仅仅是传授知识、分析问题的课堂，也是与青年大学生共同探索新知识、创新技术的平台。传授知识的目的就是要学生掌握知识并学会运用知识，更为重要的是，在传授知识的同时，我们要引导学生探索新世界、发展新世界，培养学生具有浓厚的探索兴趣与基本的创新能力。如何培养发展探索创新能力，问题本身就始终是人类不断探索发展的课题。我们对此在课堂教学中进行了一系列的尝试性探索，着力引导学生向创新型人才的方向不断的努力。
光纤技术类课程在近年来受到了全国众多高校的重视，相应的课程也纷纷建设起来并逐渐走向成熟。光纤通信领域的巨大成就一方面给光纤类课程教学提供了充分的题材，另一方面也仍然存在着很多未知的、诱人的难题等待人们的破解。这为我们的教学实践过程中努力培养学生的发展探索创新能力提供了充分的土壤。
高速光纤通信所面临的重要问题就是如何扩容再扩容。现有光纤的色散问题、非线性问题成为限制光纤通信高速大容量的重要瓶颈之一。就此，我们在课堂上大胆进行了无限制的讨论。结合非线性四波混频问题，同学们指出了色散可以影响四波混频的成立条件。对于高功率脉冲传输，同学们建议是否可以尝试不同波长复用的脉冲在时间上交叉复用。诸如此类的问题讨论，使得课堂气氛热烈。这里讨论的问题是否能够有效或充分达到应用需求无需探究，但是，讨论的学习效果明显大大超过了简单的单向型知识传授的效果。可见，研讨教学本身尤其结合着探索创新能力培养的深度目标，将大大有助于大学本科专业知识教育与学术领域引进的教育目标的高效快速达成。
四、创新能力培养教育不能是无本之木
教学与研讨组成的创新能力培养的教学平台是大学教育的追求与近年来各个高校的建设目标。本文提出了创新能力培养的认知创新、分析创新、探索创新的三步走教学实践路线图，对创新教学具有一定的借鉴意义。但是，我们必须清醒的认识，创新能力培养不能是口号，更不能是无本之木、无水之源。
创新能力培养本身是创新思维逻辑的养成，但创新能力培养更为重要的基石就是充分的基础知识。只有学好、掌握好并能够运用好人类浩瀚知识中的一粟，才能在创新思维火花闪亮的时刻，点燃积累的知识，照亮通向创新成就的大道。
光纤技术教学中，创新能力三步走培养的过程中，我们不断强调学生做好创新必需的准备，那就是学好光纤技术基础知识。创新成就、辉煌时刻永远是留给99%的做好了充分准备的人以及1%的上帝的宠儿。我们是上帝的宠儿吗？所以我们还是努力做好充分的准备吧。
五、结束语
本文综合介绍了光纤技术课程的作用与当前大环境下的重要地位，发掘其在教学过程中培养创新思维的作用，提出了认知创新、分析创新并探索发展创新的创新思维能力培养三步走的基本思路，并特别强调了创新必然源于强大的知识背景与灵活的创新思维逻辑。希望本文初步的创新思维能力培养研讨为中国大学本科专业课程教学中的创新能力培养提供一定借鉴。
参考文献
[1]谢美华， 张增辉. 探究式教学在研究生课堂教学中的实践[J]. 高等教育研究学报，2011（02）.
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[3] 孙真荣. 积极推进学科交叉融合 全面提升高校创新能力[J]. 中国高等教育，2013（01）.
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中图分类号： TU997 文献标识码： A
一、现代大型桥梁健康监测技术的概念
大型桥梁结构健康监测实际上是一个多参数(包括温度、应力、位移、动力特性等)的监测。所谓大型桥梁结构健康监测技术就是指利用一些设置在大型桥梁关键部位的测试元件、测试系统、测试仪器，实时、在线地量测大型桥梁结构在运营过程中的各种反应，并通过对这些大型桥梁结构关键部位的测试数据的现场采集、数据与指令的远程传输、数据储存与处理、结构安全状态的评估与预警等一系列程序，分析大型桥梁结构的安全状况、评价其承受静、动态荷载的能力和结构的安全可靠性，为运营及管理决策提供依据.
大型桥梁结构健康监测技术涉及多个学科交叉领域，随着现代检测技术、计算机技术、通讯技术、网络技术、信号分析技术以及人工智能等技术的迅速发展，大型桥梁结构健康监测技术正向实时化、自动化、网络化的趋势发展。目前，包含多项检测内容、能对大型桥梁状态进行实时监测，并集成了远程通信与评判控制的健康监测系统，已经成为大型桥梁健康监测技术发展的前沿.
大型桥梁结构健康监测技术主要包括监测系统总体设计技术、传感器及其优化布设技术、数据自动采集与传输技术、结构仿真分析技术、健康诊断与结构安全评估技术等。
二、大型桥梁结构健康监测系统总体设计技技术
大型桥梁结构健康监测系统是集结构监测、系统辨识和结构评估于一体的综合监测系统。通常采用各种先进的测试仪器设备对大型桥梁在外界各种激励(包括交通荷载、环境荷载等)下的各种响应进行监测;然后对监测到的各种信息进行处理，结合结构模型等知识对结构进行诊断，分析结构的损伤状况;最后对大型桥梁结构的健康状态进行评价，并确定科学的大桥维修、养护策略。其监测内容一般包括
1)大型桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学性能响应，包括各种荷载下的内力(应力)、变形、固有频率、模态、混凝土的碳化、钢筋的锈蚀等。
2)大型桥梁重要非结构构件(如支座)和附属设施的工作状态;
3)大桥所处环境条件等。
大型桥梁结构健康监测是运用现代的传感与通讯技术，实时监测大型桥梁运营阶段在各种环境荷载条件下的结构响应与行为，对于具体的一座大型桥梁的监测系统设计，由于其本身的结构特点和监测重点的不同，其相应的监测方法、内容、规模、监测效果也各不相同，但总体上应遵循以下设计准则:
1、系统功能要求
不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度大型桥梁结构监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的。如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所需要的信息。一般来说，对于大跨度索支承大型桥梁，需要较多的传感器布置于桥塔以及加劲梁以及缆索、拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。
另外，在支座、挡块以及某些联结部位需安设传感器获取反映其传力、约束状况等的信息。因此大型桥梁结构健康监测系统的功能应考虑以下几个主要方面:
1）结构整体行为方面:包括研究结构在车桥共同作用、强风、强地面运动下的非线性特性以及桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态(内力分布、变形)的影响等。
2)结构局部问题:例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其它疲劳问题;结合梁结合面的破坏机制;索支承大型桥梁缆(拉)索和吊杆的振动局部损伤机制。
3)抗震方面:包括各种场地地面运动的空间与时间变化、结构相互作用、多点激励对结构响应的影响等，通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测进行大型桥梁抗震分析等。
4)抗风方面:包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。
此外，也应重视结构耐久性问题、基础变形规律、桩基的承载力等问题。
2、效益/成本分析
监测系统的设计首先应该考虑建立该系统的目的和功能，对于特定的大型桥梁，建立结构健康监测系统的目的可以是大型桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定，也就可以确定其功能的设计要求。但由于监测系统设计过程中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度，因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本/效益分析。根据功能要求和成本/效益分析将监测项目和测点数量设计到所需的范围内，以便最优化地选择安装系统硬件设施。
三、传感器及其优化布置技术
传感器的选择主要考虑以下几个方面的因素:传感器类型的选择以及传感器的精度、分辨率、频响及动态范围;传感器布设位置以及其周围动态环境的影响程度、测量噪声的影响程度等。
大型大型桥梁健康检测、监测过程中应用的传感器主要用来测量加速度、速度、位移及应变等参数，由于大型桥梁结构尺寸庞大，同时自振频率往往非常低，结构的响应水平通常也非常小，因此，要求传感器必须具有频响范围广、低频响应好、测量范围大的特点。传统的传感器有压电式力传感器、加速度传感器、阻抗传感器、应变片等，它们己广泛应用于各类工程结构的实测中，这里不再赘述.
目前新兴的传感器主要有:疲劳寿命丝、压电材料传感器、碳纤维、半导体材料和光纤传感器等。
光纤传感器是随着光纤通讯技术的蓬勃发展而涌现出来的一种先进的传感器，是用于长期监测的最理想材料。其主要性能特点包括:
1)具有感测和传输双重功能;抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀，本质安全可靠，耐久性好;灵敏度高;重量轻、体积小、可挠曲，对被测介质影响小;
2)便于复用、成网，有利于与现有光通信技术组成遥测网和光纤传感网络;
3)测量范围广。可测量温度、压强、应变、应力、流量、流速、电流、电压、液位、液体浓度、成分等。
四、大型桥梁结构健康监测系统总体设计
现代大型桥梁结构健康监测技术不只是传统的大型桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测大型桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，并由此分析结构的健康状况、评估结构的可靠性，为大型桥梁的管理与维修决策提供科学依据.
1 监测系统的组建，见图1：
图 1典型大型桥梁结构健康监测系统框图
2 监测系统的设计原则
1)目的与功能的主辅原则
监测系统的设计应该以建立该系统的目的和功能为主导性原则，建立健康监测系统的目的确定后，则系统的监测项目和仪器系统就可基本确定。一般而言，建立大型桥梁健康监测系统的主要目的是掌握结构的运营安全状况，因此健康监测系统的设计应首先考虑以结构安全性为主的监测原则，是能够关乎结构安全与否的重点监测内容，而其它目的则为辅的。
2)功能与成本最优原则
健康监测系统的成本通常比较大，其成本一般由三大部分组成:结构仿真分析费用、仪器系统费用及处理软件费用。结构仿真分析部分费用一般较小，但其意义重大。仪器系统是健康监测系统成本的主要部分，监测项目及传感器数量越多，监测信息就越全面，从而系统成本就越高;反之则降低系统成本，但同时可能会因为监测信息不足而使监测数据有效性减小。所以为使系统成本更合理，有必要对功能与成本进行优化，使用最小的投资，获得最大的有效监测信息。信息处理软件费用，其主要功能是对巨量信息进行解释、存储、传输及初步评价等，
该部分费用相对也比较小。
3)系统性和可靠性原则
监测分析、仿真计算、工程经验有机结合，也只有用系统分析原理，使测点之间、监测项目之间能相互结合，从而提高整个系统的监测功效;监测系统最基本的要求是可靠性，而整个系统的可靠性取决于所组成的各种仪器的可靠性、监测网络的布置及设计的统筹安排和施工上的配合等因素。
4)关键部件优先与兼顾全面性原则
关键部件是指各种原因导致的可能破坏区、变形敏感区及结构的关键部位，这些关键部件都必须重点监测。但也应考虑全面性，考虑对结构整体性进行监测，例如基础的总体安全性监控等。
5)实时与定期监测结合原则
根据监测目的、功能与成本优化确定监测项目后，应该考虑的是实时监测与定期监测分别设置的原则。由于监测项目的不同，有些项目不必长期实时监测，但其监测频率又远高于人工监测，这时可考虑采用定期监测，以减少后期维护成本和数据处理压力。
结束语：
交通运输是一个国家的经济命脉，而大型桥梁是交通的咽喉，大型桥梁的建造和维护是一个国家基础设施建设的重要组成部分，同时也是经济发展与技术进步的象征。本文简要分析了大型桥梁的健康系统的设计，希望对同行以帮助。
参考文献：
[1]孙全胜.智能大型桥梁结构健康监测的研究，东北林业大学博士学位论文.2005.
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）14-00-02
近年来，我国信息技术飞速发展，带来了信息科技与技术高速发展的时代。信息科技产业发展的重点是光纤通信技术，它是一门飞速发展的技术学科。为了适应信息科技飞速发展和通信行业对人才需求的变化，我国许多高等学府都设立了光电信息通信类的专业。这些专业都以光信息科学技术为核心。光信息科学是一门综合性很强的学科，它包括光子技术、电子技术、通信技术和信息技术等。
光纤是大量信息传输的重要媒介和人们实现信息获取的重要途径。因此，在其专业课程的设置中，专业的核心主干课程应为光纤类课程，它既是专业类课程也是学科上的特色课程。我国高等学府对光纤传输的物理基础和光纤技术的应用进行全面的阐述并都设置了光纤类学科的课程。但是，由于光纤类学科课程在教学内容、课程设置上与社会所需人才培养上存在着一些问题，致使此类学科的改革刻不容缓。
1 光纤类学科课程体系的构建
当今社会经济、政治都发生了深刻的变化以及科技飞速的发展导致光电通信行业对人才的需求越来越多样化。多样化的人才需求促使我国的高等教育要实行改革，要向基础化和综合化的方向不断地发展。在人才培养上要加强专业基础理论的设置、扩宽专业口径的学习和素质教育。要实现宽口径、厚基础、强素质、广适应的信息人才的培养[1]。
1.1 光纤光学是获取信息的物理基础
专业的基础学科是培养过程中传授学科的基础知识，是高等教育的基本工作。在人才培养的过程中高等学府设置基础课程“光纤光学”，为学生提供宽厚的光导纤维的基础理论知识，讨论传输的模式理论、模耦合理论和光纤的传输特性。在这门专业基础课程的教学中，我们要着重强调基本理论的讲解。基本理论是整个学科的基础，在讲解上要尽量运用实例进行分析，这样才能让学生更加透彻地了解基本概念。理论是应用的基础，只有理论牢固，才能更好地学习以后的光纤技术应用的课程。
1.2 光纤通信和光纤传感是光纤技术的应用
光纤技术从信息领域的角度考察，主要是设计两个方面的内容，即信息的传输和采集。信息的传输是属于光纤通信技术，而信息的采集则是属于光纤传感技术。为了紧跟信息技术的发展，高等学府在教学设计和教学内容的设置上，应随着光纤信息技术的发展而发生变化。在课程设置上应有正确的定位，要通过光纤的基本原理和光器件原理对通讯网络进行阐述和讲解，使学生能够掌握光纤通信的基本原理。只有在原理的基础上方能够对信息的传播和采集有深刻的理解。总之在课程的设置上要把握研究光信息科学发展的基本规律与技术专业人才培养的机制，要以科学的方法为基础，更要把握国内外光纤类学科设置的现状、问题以及趋势，调整光纤类课程的结构体系，建立起基础性强、可操作性强的光纤类学科课程体系[2]。
2 教学课程内容的组织和融合
光纤通讯的人才是具有创新思维和创新能力的高素质、高能力的复合型人才。在光纤系列课程的设置上要针对以上特点并根据光电信息专业人才所需的知识、技术和能力从整体的高度打破传统的教学模式和课程体系，根据行业所需的人才设置光纤类学科课程，进而将其具体化。此外，还应该解决原来各课程中对单一对象和知识进行整合的问题，避免其内容的重复化，重新建立课程结构体系和内容，将教学的内容有机的结合，使其更加丰富。
2.1 理论教学内容的设置
由于光信息科学的发展有着自身的规律，在光纤通讯的课程的设置上要符合这一规律。在课程设置上要将光纤结构知识模块化，只有将其具体的模块化才能更加清晰地进行课程设置，具体分为以下模块：光纤传输理论模块、光纤特性模块、光纤器模块、光纤通信原理模块、光纤通信技术模块、光纤传感原理模块和光纤传感应用模块。见表1。
通过对光纤光学、光纤通讯原理与技术、光纤传感测试技术等三个课程的教学内容进行重新的组织和编排，使这三个课程相辅相成，形成一体。在对各个课程体系安排的同时要对每个课程的侧重点进行明显的突出，使其做到特点鲜明、协调统一。
2.2 实验教学内容的设置
现代人才的培养不仅要强调基础知识、对其创新意识和动手能力都有着一定的要求。实践教学过程已经成为理工科培养人才的重要环节。光信息学科是一门理论与技术相结合的新型学科，对于教学内容的设置上既要有理论知识，同时也要重视实验教学项目。在实验课程的设置上，好的实验仪器是必不可少的，如应配备光纤熔接机、光时域反射仪、光纤信息及传感实验系统等[3]。
（1）光纤基础操作实验。光纤基础实验是学生要掌握的基本实验内容。在实操时要在一定程度上能操作整个实验，这是这个学科实操的重点。基本操作实验是指：光纤数值孔径的性质和测量实验；管线传输耗损性质与测量实验、光源与光纤耦合方法实验、光纤可调衰减器特性实验、光纤隔离器特性及参数实验、半导体激光器和发光二极管特性测试实验、模拟信号光纤传输实验、数字信号光纤传输实验等基础的实验项目。这些实验都是本学科的基础，对学生了解光纤的基础知识有着重要的帮助，应将其内容设置到教学的课程中，要求学生能够掌握。
（2）特种光纤及模式功率分布传感原理实验、光纤分束器参数及MZ干涉仪原理实验、光纤传感的压力测量实验等。这里技术光纤技术实验的内容都为必修的实验内容。
在实验的操作中学校要给学生提供方便，对仪器的操作教师都应尽量地进行实际的指导，并对实验室进行全面开放，帮助学生进行仿真模拟实验。还可以根据学生的特点和兴趣点，选择一些实验项目或者以组单位自己搭建实验系统，这样不仅能够提高高校仪器是使用率，更重要的是培养学生做实验的兴趣和提升学生实际操作的能力[4]。
综上所述，光纤通讯是一个综合性强的学科，对理论和实际操作的能力都有着一定的要求。我们在该学科的设置上要符合光信息科学发展的基本规律，还要结合光信息科学与技术专业人才培养的机制。更要把握我国光纤教学现状以及问题，根据实际情况，构建适合光纤类课程的结构体系。在整个课程的设置方面要强调基础、突出应用。要将理论基础与实践教学相融合，同时教学改革思路也要遵循该原则对整个课程进行设置。要加强实验环节，要运用多种教学手段进行创新教育，使学生对原理知识理解的同时，努力提高对应用环节的操作，培养其动手的能力，使其学以致用。同时要有特色的教学内容，让学生对光纤通讯技术产生兴趣，把枯燥的知识变得有趣，使其适应社会的需求。
参考文献：
[1]敖,马春波,朱勇,敖发良.光纤通信课程教学改革探讨[J].广西教育,2012(11):37-38.
光纤通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。随着信息科学技术的飞速发展,光纤通信技术越来越受到人们的重视,并逐步地开始普及。究竟什么是光纤通信呢？简单地说,光纤通信就是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。和以往的通信方式不同,光纤的材料是玻璃的,因其是电气绝缘体,不需要担心接地回路,所以光纤之间的串绕非常小;光纤通信系统的通信载体是光波,它的频率要比以往的电波高得多,再加上光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤通信的容量要比微波通信大几十倍,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,因此光纤通信的传输系统所占空间较小,很好地解决了地下管道拥挤的问题;另外,光波在光纤中传输,还不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,可谓好处多多。
1、光纤通信的发展历程
1966年,美籍华人高锟同霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,这篇论文具有划时代的意义,它奠定了利用光纤进行通信的基础,指明了利用光纤进行通信的可能性。1970年,美国康宁公司成功了研制出了损耗20dB/km的石英光纤。促使光纤通信研究的进一步发展。1976年,NTT公司继续将光纤损耗度降低,达到了0.47dB/km。1977年,美国首先推出了用多模光纤进行光纤通信实验。实现了第一代光纤通信系统。1981年,实现了第二代光纤通信系统。1984年,实现了第三代光纤通信系统。80年代后期,实现了第四代光纤通信系统。而后,利用光波分复用提高速率,利用光波来增长传输距离的系统,即第五代光纤通信系统。
2、光纤通信技术的特点
2.1 大容量、高速度
光纤通信的第一特点就是容量大,光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,虽然现在的单波长光纤通信系统由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势,但是经过一系列的技术处理,单波长光纤通信系统的传输容量也在大幅增加,目前,光纤的传输速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,还有很大的扩展空间。
2.2 损耗低
和以往的任何传输方式相比,光纤传输的损耗都是最低的,目前,商品石英光纤损耗可低于0～20dB/km,随着科技的进步,将来采用非石英系统极低损耗光纤,那么,它的损耗可能更低,这就意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,这无疑就减少了中继站数目,成本也就可以大幅降下来。
2.3 保密性好
大家都知道,电波传输时容易出现电磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纤中传输,光信号被完善地限制在光波导结构中,泄漏的射线则被环绕光纤的不透明包皮所吸收,不会出现泄漏,因而光纤通信不会造成串音,也不会被窃听,保密性非常好。
2.4 抗电磁干扰能力强
光纤材料由石英制成的,不仅绝缘性好,抗腐蚀,更重要的是抗电磁干扰能力强,它既不受雷电、电离层和太阳黑子的变化和活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆,也特别适合于军事应用。
另外,光纤还有很多其他的优点,比如光纤径细、轻柔、易于铺设,其原料资源丰富,成本低,其自身温度稳定性好、寿命长等等,这些特点决定了光纤将在各个领域得到广泛应用。
3、光纤通信技术的应用
3.1 光纤通信技术的分类
(1)光纤传感技术。因为光纤传感器具有耐腐蚀、宽频带、防爆性、体积小、耗电少的优点,所以其可分为功能型传感器和非功能型传感器;(2)波分复用技术。根据每一信道光波的频率不同,利用单模光纤低损耗区带来的巨大宽带资源,可以将光纤的低损耗窗口划分成为若干个信道,采用分波器来实现不同光波的耦合与分离;(3)光纤接入技术。光纤接入技术的应用十分广泛,已经应用到千家万户。光纤接入技术不仅仅可以解决窄带的业务,也可以解决多媒体图像等业务。
3.2 光纤通信技术的现实应用
现今,我国的光纤通信产业发展十分迅速,尤其是广播电视网、电信干线传输网、电力通信网等发展极其迅速,使得对于光纤光缆的需求量急剧地增加。因为广电综合信息网规模的扩大和系统的复杂难度的提升,让我们在对于全网的管理和维护以及设备故障的判定等问题上存在着很大的难度。为了解决以上存在的问题,采用了ATM+或者是SDH+光纤组成宽带数字传输系统。对于这个传输网,我们可以采用环网传输系统,也可以采用链路系统或者是用它们组成的各种不同形式满足不同需要的符合网络。我们可以采用宽带传输系统,可以将通道设置为广播的方式,这样的话,可以让人们在任何地方都可以对同样的电视节目进行下载,也可以让工作人员对下载的权限进行统一设置,更有利于管理。在全国各地目前已经具有基本规模的有线电视网络的基础上,宽带多媒体传输网络是比较容易实现的。我们可以通过数据通道或者是电信网中的语音通道来形成上行信号,也可以通过语音接入系统来完成上行信号的传送。
4、光纤通信技术发展趋势
4.1 向超高速、超大容量发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,在理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功也还是个未知因素,可以说采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1％,99％的资源尚待发掘。于是人们将目光转向波分复用,采用波分复用系统可以将光纤容量迅速扩大几倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入宽带新业务,有望实现光联网,基于此,近几年波分复用系统发展十分迅速,预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
4.2 实现光联网的全面发展
尽管波分复用系统技术有诸多好处,但依旧是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想,如果在光路上也能实现类似SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器（OADM）和光的交叉连接设备（OXC）均已在实验室研制成功,并已投入商用。实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。光联网的全面发展将对21世纪的中国产生重要的影响。
4.3 新一代的光纤
近几年来随着IP 业务量的爆炸式增长,传统的单模光纤已暴露出力不从心的态势,目前已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤（G.655光纤）和无水吸收峰光纤（全波光纤）。
4.3.1 新一代的非零色散光纤
非零色散光纤（G.655光纤）的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值（如2ps/（nm.km）以上）,足以压制四波混合和交叉相位调非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。
4.3.2 全波光纤
与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力,显然开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。全波光纤就是在这种形势下诞生的,全波没有了水峰,光纤可以开放第5 个低损窗口,从而使可复用的波长数大大增加,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,从而降低了整个系统的成本;另外上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm 波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。
5、结语
在新世纪的信息技术发展中,光纤通信技术将成为重要的支撑平台,光纤通信也将成为未来通信发展的主流,光纤通信有着巨大的潜力等待人们的开发。
参考文献
[1]苏赐民.从光纤通信技术的发展中看前景[J].工业设计,2011(05).
2.边坡工程风险分析理论与应用研究
3.边坡工程分布式光纤监测技术研究
4.基于岩体质量指标BQ的岩质边坡工程岩体分级方法
5.边坡工程灾害防治技术研究
6.复杂岩质高边坡工程安全监测三维可视化分析
7.锦屏一级水电站左岸高边坡工程整体稳定性的模型试验研究
8.边坡工程中监测数据场三维云图实时动态可视化方法
9.突变理论在边坡工程应用的研究进展
10.边坡工程监测技术分析
11.地震作用下边坡工程动力响应与永久位移分析
12.基于强度折减法和容重增加法的边坡稳定分析及工程研究
13.深埋混凝土抗剪结构加固设计方法及其在大型边坡工程治理中的应用
14.光纤光栅测试技术在边坡工程中的应用
15.三维不连续变形分析理论及其在岩质边坡工程中的应用
16.工程边坡绿色防护机制研究
17.边坡工程可靠性的支持向量机估计
18.对边坡工程安全系数的思考
19.边坡工程风险评估与风险因子比率分析
20.边坡工程可靠性分析的最大熵方法
21.西南水电高陡岩石边坡工程关键技术研究
22.边坡工程失稳灾害预警系统的研究
23.边坡工程建设安全评估方法研究
24.边坡工程耐久性研究分析
25.边坡工程辅助决策系统及其在万梁高速公路中的应用研究
26.公路边坡工程地质灾害危险性评估方法研究
27.边坡工程稳定性分析及处治技术研究
28.中国典型重大边坡工程稳定性与安全评价现状研究
29.边坡工程风险指标体系的建立与应用
30.边坡工程研究中的新理论和新方法评述
31.边坡工程地质信息的三维可视化及其在三峡船闸边坡工程中的应用
32.GIS和数值模拟技术在边坡工程中的应用评述
33.岩体边坡工程中的位移监测及分析
34.公路边坡工程监测技术评价与分析
35.可用于边坡工程的三种反演方法
36.泥化夹层对边坡工程稳定性影响及控制方法研究
37.风险评估方法在边坡工程中的应用
38.预应力锚索格构在边坡工程中的设计研究
39.锚杆加固机理研究及其在边坡工程中的应用
40.分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究
41.高等级公路中的边坡工程问题
42.复杂边坡工程稳定性监测及信息施工
43.区间分析理论及其在边坡工程中的应用
44.边坡工程中的PSA-ANFIS反演设计方法
45.边坡工程监测资料的稳定性判断和利用
46.岩石边坡工程块体系统稳定性预测、监测与控制
47.植被混凝土在水利边坡工程中的研究进展和应用现状
48.强降雨下元磨公路典型工程边坡稳定性研究
49.既有软质岩边坡工程检测鉴定技术研究
50.边坡工程变形监测系统的研究
51.边坡工程常用稳定性分析方法
52.第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告——基坑与边坡工程综述
53.人工智能在矿山岩体边坡工程中应用
54.边坡工程稳定性耦合分析理论与方法研究
55.边坡工程的爆破效应分析
56.福州武警学院新校区边坡工程设计研究
57.边坡工程计算机辅助设计
58.露天矿边坡工程系统演化过程
59.电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究
60.水电建设中的高边坡工程
61.高速公路边坡工程工后稳定性评估
62.抗滑桩在边坡工程中的研究进展及应用
63.改进粒子群优化算法在边坡工程力学参数反演中的应用
64.基于光纤传感的边坡工程监测技术
65.三维环境下边坡工程地质编录关键技术研究及系统开发
66.边坡工程中抗滑桩的效果评价与优化设计
67.边坡柔性防护技术在岩质边坡工程中的应用研究
68.露采边坡工程特点与有关问题的探讨
69.边坡工程监测信息可视化分析系统研发及应用
70.港渝两地边坡工程中土钉技术的对比研究
71.边坡工程集成式智能决策支持系统研究
72.竖向加筋技术在边坡工程中的应用研究
73.边坡工程模糊随机可靠度分析
74.基于逆可靠度的边坡工程反演分析
75.基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演
76.论环境边坡工程的设计与防治措施
77.福建山区高速公路边坡工程与锚固技术
78.大连某档案中心基坑边坡工程支护型式研究
79.极端冰雪灾害对边坡工程稳定性影响分析研究
80.有限元强度折减法在元磨高速公路高边坡工程中的应用
81.边坡工程模糊可靠度研究
82.边坡工程中的岩石力学参数研究方法探讨
83.云南红层分布及其边坡工程病害分析
84.广义塑性理论上限法及其在边坡工程中的应用
85.锚杆抗滑桩加固边坡工程动力稳定性分析
86.边坡工程中破裂角和岩体等效内摩擦角取值及应用若干问题探讨
87.边坡工程评价与设计计算机辅助系统
88.边坡工程反馈设计研究的人工神经网络方法
89.露天煤矿边坡工程的发展趋势
90.露天矿边坡工程技术的发展与展望
91.区间分析在边坡工程中的应用
92.边坡工程处治技术分析研究及工程应用
93.绿春县登天门景区边坡工程治理方案研究 优先出版
94.花岗岩类土质边坡工程特性及加固方法研究
95.边坡工程失稳灾害预警的研究
96.基于能量方法的岩体破坏机理及其在边坡工程中的应用
97.边坡工程加固需求度评价及其应用
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）12（c）-0007-05
Abstract：Steel corrosion is the major form of failure of durability of concrete structures. The durability monitoring for concrete structure and its repair research are two urgent and necessary tasks， and the former provides the basis for the latter. For concrete durability monitoring， with the development of corrosion processes， environmental factors in the concrete （saturation， temperature， and so on） and the corrosion rate changing will have an effect on steel corrosion polarization dynamics. Most corrosion sensors were designed to monitor corrosion state in concrete， such as Anode-Ladder-System and Corrowatch System， which are widely used to monitor chloride ingress in marine concrete. However， the monitoring principle of these corrosion sensors is based on the macro-cell test method， so erroneous information may be obtained， especially from concrete under drying or saturated conditions due to concrete resistance taking control in macro-cell corrosion. This paper reviewed some widely used foreign durability monitoring sensors for the reinforced concrete，and discussed the negative and positive aspects of them.
Key Words：Concrete； Chloride； Sensors； Steel corrosion
筋混凝土作为一种经济实用的桥梁建筑材料在沿海桥梁工程中广泛应用，其中氯离子侵入、钢筋锈蚀、重载等问题已成为影响结构安全、耐久、高效运营的主要因素[1]。基础设施遭遇环境破坏的情况在世界许多地区是严重的、大量存在的问题，并且已经逐渐成为一个经济问题。其中，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土基础设施耐久性的主导、关键因素[2-3]。以美国为例，二十世纪五六十年代前是其基础设施大规模兴建时期，而二十世纪七八十年代后，美国步入了大规模基础设施修复时期。美国1991年的调查统计表明，每年基础设施的修复费用，已经占据基础设施固定资产的10%，美国钢筋混凝土锈蚀的修复费每年高达2 500亿美元，其中1 550亿美元花在桥梁上。在我国，混凝土耐久性问题也同样十分严重，20世纪90年前我国修建的海港工程，一般使用10～20年就会出现严重的钢筋锈蚀，80%以上的港口基本都发生了严重的钢筋锈蚀破坏，结构使用寿命基本达不到设计要求[4]。
美国学者用“五倍定律”形象地说明混凝土结构耐久性的严重性，特别是设计对耐久性问题的重要性[4]。设计时，对新建项目在钢筋防护方面，每节省1美元，则发现钢筋锈蚀时采取措施多追加5美元，混凝土开裂时多追加维护费用25美元，严重破坏时多追加维护费用125美元。
在海洋环境混凝土结构耐久性研究领域，虽然国内外都已经在腐蚀机理、修补、防护和耐久性设计等方面取得了大量的成果，但由于该问题的复杂性，目前在结构设计标准中还只能通过对混凝土配比、保护层厚度以及其它一些构造措施来间接反映结构对使用寿命的要求。对于重要的基础设施工程，欲达到100年或以上的使用年限，国际上尚缺乏普遍认可的基于可靠度的设计理论，发达国家目前的做法是对基于持续动态获得的结构原体耐久性关键参数进行“耐久性再设计”，其实施前提就是动态获得结构原体耐久性关键参数的信息反馈。因为再好的设计和措施都不能期望能够预见在长达百年服役期内的所有环境负荷及其耦合作用。
因此，对于沿海桥梁工程，有必要建立一套完善的结构耐久性监测系统，可以获得混凝土结构耐久性下降、强度退化的关键数据，进行耐久性再设计，提前做好防腐措施。对于难以到达的结构，如水下基础、跨海桥梁基础、海底隧道等，腐蚀监测更是其他检测手段无法替代的。目前国内在桥梁的变形等监测方便已经有了很多成熟的传感器和检测手段，但是对于耐久性传感器的开发和耐久性监测的研究尚属空白。为了提高我国的工程质量，建设百年工程，发展耐久性监测系统是非常有意义也非常必要的。
1 沿海环境混凝土腐蚀监测原理
混凝土是一种高碱性环境（pH值约在13左右），钢筋在这种环境下表面形成钝态膜，因此其腐蚀速率非常低。但是当钢筋混凝土被Clˉ污染时，如海洋环境或者桥梁结构冬季洒除冰盐后，Clˉ通过混凝土表面的空隙逐渐扩散至钢筋表面，Clˉ可以破坏钢筋的表面钝性，钢筋由钝态转为活性态，当钢筋脱钝后，如果还存在侵蚀条件，则钢筋阳极处就失去电子生锈，钢筋进入腐蚀阶段。钢筋的腐蚀产物多为Fe3O4等氧化物，其体积远远大于产生这些产物的钢的体积，因此产生了内应力，使混凝土开裂。混凝土耐久性下降，性能退化可分为几个阶段，见图1。
国内目前主要依靠实验室快速试验获取的参数以及现场同条件构件破损程度检测间接预测结构使用寿命，但由于存在各种不确定因素，预测精度难以保证，而且存在无法动态反馈的缺点。但如果在混凝土结构内部埋入能监测整个氯离子侵蚀过程的传感器，动态地、长期地获得混凝土腐蚀进展情况及一些关键参数的信息反馈，那么就可以做到精确预测。一旦寿命预测结果小于设计年限，就可以对结构进行耐久性再设计，及时启动腐蚀防护预案，并继续对前锋面进行监测，以确认腐蚀保护措施的效果。
2 国外研究现状
20世纪80年代末，欧洲开始研发腐蚀监测系统，其中有德国S+R SensorTech公司的梯形阳极混凝土结构预埋式腐蚀监测传感系统（Anode-Ladder-System，见图2）和丹麦的FORCE Technology公司的环形多探头阳极混凝土结构腐蚀监测系统（Nagel-System，见图3），这两个系统在欧洲及非洲很多大型混凝土结构工程中得到了应用。两者的共同原理都是把传感器安装在结构内部，根据不同高度阳极的脱钝腐蚀情况来提前预警钢筋的腐蚀时间。
对于以上两种传感器，不同高度阳极的脱钝判据基于电化学宏电池腐蚀原理[5-6]。然而，大量研究表明，当混凝土内部相对湿度处于一般或较低水平时，由于混凝土电阻率较大，电化学微电池腐蚀占据主导地位；只有当混凝土内部相对湿度很大（大于90%）时，宏电池腐蚀才成为主控因素[7-8]，但过大的内部湿度会导致阳极表面电子聚集引起自腐蚀电位显著负移，即使阳极处于钝化态，测试得到的宏电流仍会显著增加，表现出已经脱钝的假象[9-10]。因此，宏电流测试技术只适用于一般湿度条件，且要求阴阳极间距很小，否则由于混凝土电阻的影响会造成测试得到的宏电流数值较小，不容易判断钢筋腐蚀的情况；特别是对于水下区混凝土的腐蚀监测，以上两种传感器并不适用。
基于德国梯形阳极检测原理，近些年加拿大的ROCKTEST公司开发了SENSCORE腐蚀监测系统（见图4），不过这套系统刚刚问世不久，尚未真正大规模应用于工程。
区别于以上3种基于宏电池测试技术的传感器，美国Virginia Technologies研发的ECI腐蚀监测系统则有了实质性的改进。该传感器可实现5个主要参数的测试，分别为线性极化电阻、开路电位、混凝土电阻、氯离子浓度、温度。基于微电池测试技术，采用氧化锰固体参比电极，通过测试碳钢工作电极的开路电位和线性极化电阻来判定钢筋的腐蚀状态；借助于银/氯化银参比电极，可实现氯离子浓度的监测；混凝土电阻率采用了更为合理的四电极测试技术，较阳极梯传感器的两电极法可信度更高[11-13]。该传感器的不足之处在于：（1）采用碳工作电极的开路电位和线性极化电阻来判定钢筋的腐蚀状态，仍无法避免混凝土在高湿缺氧状态下的自腐蚀电位负移，致使线性极化电阻失真，形成误判。因此，此传感器也不适用于水下混凝土结构的监测。（2）氯离子浓度的监测通过银/氯化银参比电极相对于氧化锰固体参比电极的电压来间接显示，不同混凝土材料其电压与氯离子浓度间的标定曲线不尽相同，海水中的其他卤素离子会影响银/氯化银参比电极工作性能；银/氯化银参比电极在混凝土中的耐久性与工作性能有待考验。（3）此传感器只能监测混凝土中某一深度处的腐蚀状态，因此，通常使传感器的碳钢工作电极顶面与主筋表面齐平。若要对整个腐蚀进程进行监测，则需在不同深度处放置传感器，如此便会大大增加监测成本。
3 国内研究现状
国内也有大量研究人员和机构进行混凝土耐久性传感器的研制和开发。近年来诞生的多项关于混凝土中钢筋腐蚀监测的发明专利在一定程度上反映了国内同行在这方面的不懈追求，也反映了这个研究领域活跃的现状。赵永韬[14]的发明涉及一种测试和分析材料耐腐蚀性能和钢筋腐蚀速度的仪器，可测量腐蚀体系的极化电阻、塔菲尔斜率等参数；宋晓冰等[15]公开的发明涉及一种钢筋混凝土构件中的钢筋腐蚀长期监测传感器，可用于直接对腐蚀发生的载体（钢筋）进行实时测量，确定腐蚀介质入侵锋面距离钢筋的距离；吴瑾等人[16]公开了一种基于光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法，由光栅波长移动量及速率推断钢筋腐蚀程度与速率的关系；梁大开等人[17]的发明涉及长周期光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法及其传感器，通过判断光栅是否发生了弯曲来推断钢筋腐蚀的程度与速率。中国国家金属腐蚀与防护国家重点实验室对金属锈蚀的在线无损腐蚀电化学监测技术进行了系统研究[18]，并开发了相应的电化学传感器等探测仪样机。吴文操[19]采用无线监测技术，研究改进了基于射频技术的钢筋腐蚀无线传感器，并进行了电路分析和传感器实验研究。
现阶段，对于氯离子浓度的监测主要基于银/氯化银参比电极来实现。但在实际应用中参比电极的稳定性与耐久性能仍有待验证。大量研究表明，混凝土中影响钢筋腐蚀电流密度的主要因素为温度、钢筋附近混凝土电阻、时间及钢筋附近氯离子浓度，Liu.T通过试验回归分析建立了如下计算模型。该项目拟通过大量试验数据建立氯离子浓度与腐蚀电流密度、温度、钢筋附近混凝土电阻、时间之间的映射关系，以期提出一种新的氯离子浓度监测技术。
式中：i为腐蚀电流密度，μA/cm2；Cl为氯离子浓度，kg/m3；T为环境温度，K；Rc为混凝土电阻，Ω；t为时间，a。
4 结语
该文对目前国内外在混凝土耐久性监测技术方面的研究现状进行了详细的阐述。该文旨在分析国内外在耐久性监测技术方面的讨论，指出各种传感技术的优缺点，为研究人员在耐久性监测传感器的研发方面提供新的思路。特别是对使用最为广泛的Anode-Ladder-System and Corrowatch System这两种传感器进行了深入分析，由于这两种传感器的检测原理是钢筋锈蚀半电池电位测试原理，因此该传感器受混凝土内部湿度影响较大。对于美国的ECI传感器，该文也进行了优缺点分析，特别是该传感器只能监测一个深度的耐久性劣化阐述，若要监测不同深度的耐久性劣化进程，则需布置多个传感器，如此将显著增加监测成本。最后，该文提出一个监测氯离子氯离子的间接方法，即通过监测混凝土内部温度、电阻率、钢筋电流密度等参数反算氯离子浓度。
参考文献
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